Fou el segon dels elements transurànids coneguts, descobert per G. Seaborg i el seu equip, els quals obtingueren a Berkeley l’any 1940 l’isòtop 238Pu per bombardeig de l’urani natural amb deuterons en un ciclotró. En són coneguts nombrosos isòtops, el més important dels quals és el 239Pu, amb una vida mitjana de 24.360 anys, que es forma en els reactors nuclears per bombardeig de l’urani natural amb neutrons lents, d’acord amb l’esquema
El plutoni 239 gaudeix en l’actualitat de gran importància, puix que és fissible per bombardeig amb neutrons i ha trobat aplicació com a explosiu per a armes nuclears i com a combustible per a reactors nuclears. Hom el recupera dels combustibles nuclears d’urani consumits, per extracció amb fosfat de tri-n-butil diluït en querosè.
El plutoni existeix a la natura, en molt petita proporció en els minerals d’urani, provinent, anàlogament al neptuni, del bombardeig de l’urani amb els neutrons presents en el medi. El metall pot ésser obtingut per reducció del trifluorur amb metalls alcalinoterris. És de color d’argent, es fon a 640°C i bull a 3.225°C. Pot existir en sis formes al·lotròpiques, amb densitats que varien entre 16,00 i 19,86 g/cmn.
És químicament reactiu, es dissol en els àcids minerals i reacciona amb facilitat amb l’oxigen i els halògens. Forma nombrosos composts, ben caracteritzats, en els quals actua amb les valències 6, 5, 4 i 3.
És extraordinàriament tòxic; d’una banda, emet partícules, i de l’altra, l’element s’absorbeix específicament a la medul·la òssia. En la dècada del 1970, la seva màxima concentració permissible en l’atmosfera era de 3 x 10-11 g/m3 i la seva dosi màxima, per a l’home, de 6 x 10-7 g. Segons les recomanacions de la Comissió Internacional de Protecció Radiològica (ICRP, 1990; actualitzades el 2007), els límits s’expressen en activitat (becquerels; Bq) i dosi efectiva (sieverts; Sv) i són sensiblement més estrictes. Per al 239Pu, els valors d’inhalació (classe insoluble) és de ~ 2 x 103 Bq i la dosi efectiva per la població en general és d’1 mSv/any, cosa que suposa uns valors equivalents de l’ordre de 10-14 g/m3 per a l’aire i de 10-9 g com a ingesta anual, és a dir, entre dos i tres ordres de magnitud inferiors als adoptats en la normativa anterior.